SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA NO BAIRRO DE ÁGUA BOA NO MUNICÍPIO DE SANGÂO

SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA NO  BAIRRO DE ÁGUA BOA NO  MUNICÍPIO DE SANGÂO

O sistema de abastecimento de água no bairro de Água Boa conta com cinco poços subterrâneos de captação, por meio, de bombeamento (Bomba de 20 CV) a água é captada e direcionada para o reservatório (100m3) ao lado da casa de química.

 

 

Figura 1 – Bomba de captação 20CV

 

 

A desinfecção é realizada na tubulação, através de uma conexão entre a rede com a bomba dosadora, logo o reservatório serve também como câmara de contato conforme Figura 12. Após reservação a água tratada é distribuída na parte baixa do distrito de Morro grande, a sobra de água da rede chega a um reservatório menor de 50m3 onde uma bomba de 20 CV eleva a água tratada para outro reservatório com capacidade de 100m3, onde, por gravidade distribui água para a parte alta do Distrito de Morro Grande.

 

Bomba de Captação

 

DEFINIÇÃO

 São Máquinas Hidráulicas Operatrizes, isto é, máquinas que recebem energia potencial (força motriz de um motor ou turbina), e transformam parte desta potência em energia cinética (movimento) e energia de pressão (força), cedendo estas duas energias ao fluído bombeado, de forma a recirculá-lo ou transportá-lo de um ponto a outro.

Portanto, o uso de bombas hidráulicas ocorre sempre que há a necessidade de

aumentar-se a pressão de trabalho de uma substância líquida contida em um sistema, a velocidade de escoamento, ou ambas.

As BOMBAS CENTRÍFUGAS tem de um propulsor rotativo (rotor) que gira com grande velocidade dentro de uma caixa de metal, de forma espiral ou cilíndrica, denominada “corpo da bomba ” a movimentação do fluído ocorre pela ação de forças que se desenvolvem na massa do mesmo, em conseqüência da rotação de um eixo no qual é acoplado um disco (rotor, impulsor) dotado de pás (palhetas, hélice), o qual recebe o fluído pelo seu centro e o expulsa pela periferia, pela ação da força centrífuga, daí o seu nome mais usual.

 

FUNCIONAMENTO:

A Bomba Centrífuga tem como base de funcionamento a criação de duas zonas de pressão diferenciadas, uma de baixa pressão (sucção) e outra de alta pressão (recalque).

Para que ocorra a formação destas duas zonas distintas de pressão, é necessário existir no interior da bomba a transformação da energia mecânica (de potência), que é fornecida pela máquina motriz (motor ou turbina), primeiramente em energia cinética, a qual irá deslocar o fluído, e posteriormente, em maior escala, em energia de pressão, a qual irá adicionar “carga” ao fluído para que ele vença as alturas de deslocamento.

 

Para expressar este funcionamento, existem três partes fundamentais na bomba (figura1):

♦ corpo (carcaça), que envolve o rotor, acondiciona o fluído, e direciona o mesmo para a tubulação de recalque

 (figuras 1, 2 e 3);

♦ rotor (impelidor), constitui-se de um disco provido de pás (palhetas) que impulsionam o fluído (figuras 4, 5 e 6);

♦ eixo de acionamento (Figura 1), que transmite a força motriz ao qual está acoplado o rotor, causando o movimento rotativo do mesmo.

Antes do funcionamento, é necessário que a carcaça da bomba e a tubulação de sucção,  estejam totalmente preenchidas com o fluído a ser bombeado.

 

Ao iniciar-se o processo de rotação, o rotor cede energia cinética à massa do fluído, deslocando suas partículas para a extremidade periférica do rotor. Isto ocorre pela ação da força centrífuga.

Com isso, inicia-se a formação das duas zonas de pressão (baixa e alta) necessárias para desenvolver o processo:

A. Com o deslocamento da massa inicial do fluído do centro do rotor (figura 1) para sua extremidade, formar-se-á um vazio (vácuo), sendo este, o ponto de menor pressão da bomba.Obviamente, novas e sucessivas massas do fluído provenientes da captação ocuparão este espaço, pela ação da pressão atmosférica ou outra força qualquer;

B. Paralelamente, a massa do fluído que é arrastada para a periferia do rotor, agora comprimida entre as pás e as faces internas do mesmo, recebe uma crescente energia de pressão, derivada da energia potencial e da energia cinética, anteriormente fornecida ao sistema. O crescente alargamento da área de escoamento (Teorema de Bernoulli), assim como as características construtivas do interior da carcaça da bomba (voluta ou difusores) (figuras 2 e 3) ocasionam a alta pressão na descarga da bomba, elevando o fluído a altura desejada.

NOTA: Convém salientar, que somente um estudo mais aprofundado sobre as diversas equações e teoremas que determinam o funcionamento de uma bomba hidráulica irá justificar como estes processos desenvolvem-se em suas inúmeras variáveis, não sendo este o objetivo deste catálogo.

 

(*)Nas bombas autoaspirantes, é necessário preencher apenas o caracol (corpo) da mesma.

No entanto, resumidamente, podemos dizer que o funcionamento de uma bomba

centrífuga contempla o principio universal da conservação de energia, que diz: “A energia potencial transforma-se em energia cinética, e vice-versa”. Parte da energia potencial transmitida à bomba não é aproveitada pela mesma pois, devido ao atrito, acaba transformando-se em calor. Em vista disto, o rendimento hidráulico das bombas pode variar em seu melhor ponto de trabalho (ponto ótimo) de 20% a 90%, dependendo do tipo de bomba, do acabamento interno e do fluído bombeado pela mesma.

Figura 1: Vista lateral do caracol e rotor em corte de uma bomba centrífuga;

Figura 2: Vista frontal do caracol e rotor em corte de uma bomba centrífuga;

Figura 3: Caracol de descarga centralizada com difusor fixo;.

 

            

Quanto maior for a vazão da bomba e a altura de sucção negativa, maior será a possibilidade da bomba cavitar em função do NPSH.

Em termos técnicos, o NPSH define-se como a altura total de sucção referida a pressão atmosférica local existente no centro da conexão de sucção, menos a pressão de vapor do líquido.

NPSH = (Ho - h - hs - R) - Hv

Onde: Ho = Pressão atmosférica local, em mca (tabela 1);

h = Altura de sucção, em metros (dado da instalação);

hs = Perdas de carga no escoamento pela tubulação de sucção, em metros;

R = Perdas de carga no escoamento interno da bomba, em metros (dados do fabricante);

Hv = Pressão de vapor do fluído escoado, em metros (tabela 2);

Para que o NPSH proporcione uma sucção satisfatória à bomba, é necessário que a pressão em qualquer ponto da linha nunca venha reduzir-se à pressão de vapor do fluído bombeado. Isto é evitado tomando-se providências na instalação de sucção para que a pressão realmente útil para a movimentação do fluído, seja sempre maior que a soma das perdas de carga na tubulação com a altura de sucção, mais as perdas internas na bomba, portanto:

 

Ho - Hv > hs + h + R

 

 NPSH DA BOMBA E NPSH DA INSTALAÇÃO: Para que se possa estabelecer, comparar e alterar os dados da instalação, se necessário, é usual desmembrar-se os termos da fórmula anterior, a fim de obter-se os dois valores característicos (instalação e bomba), sendo:

 

Ho - Hv - h - hs = NPSHd (disponível),

 

que é uma característica da instalação hidráulica. É a energia que o fluído possui, num ponto imediatamente anterior ao flange de sucção da bomba, acima da sua pressão de vapor. Esta variável deve ser calculada por quem dimensionar o sistema, utilizando-se de coeficientes tabelados e dados da instalação;

 

R = NPSHr (requerido), é uma característica da bomba, determinada em seu projeto de fábrica, através de cálculos e ensaios de laboratório. Tecnicamente, é a energia necessária para vencer as perdas de carga entre a conexão de sucção da bomba e as pás do rotor, bem como criar a velocidade desejada no fluído nestas pás. Este dado deve ser obrigatoriamente fornecido pelo fabricante através das curvas características das bombas (curva de NPSH);

Assim, para um bom desempenho da bomba, deve-se sempre garantir a seguinte situação:

 

NPSHd > NPSHr + 0,6

 

 EXEMPLO: Suponhamos que uma bomba de modelo hipotético Ex.1 seja colocada para operar com 35 mca de AMT, vazão de 32,5 m3/h, altura de sucção de 2,0 metros e perda por atrito na sucção de 1,5 mca. A altura em relação ao nível do mar onde a mesma será instalada é de aproximadamente 600 metros, e a temperatura da água é de 30ºC.

 

A. VERIFICAÇÃO DO NPSHr:

Conforme curva característica do exemplo citado, para os dados de altura (mca) e vazão (m³/h) indicados, o NPSHr da bomba é 4,95 mca, confira.

 

B. CÁLCULO DO NPSHd:

Sabendo-se que:

 

NPSHd = Ho - Hv – h - hs

Onde:

Ho = 9,58 (Pressão atmosférica local )

Hv = 0,433 (Pressão de vapor d’água )

h = 2,0 metros (Altura sucção)

hs = 1,50 metros (Perda calculada para o atrito na sucção)

Temos que:

NPSHd = 9,58 - 0,433 - 2,0 - 1,50

 

NPSHd = 5,64 mca

 

Analisando-se a curva característica abaixo, temos um NPSHr de 4,95 mca.

Curva Característica – Ex.1

Portanto: 5,64 > 5,55

E n t ã o N P S H d > N P S H r + 0 , 6

A bomba nestas condições funcionará normalmente, porém, deve-se evitar:

♦ Aumento da vazão;

♦ Aumento do nível dinâmico da captação;

♦ Aumento da temperatura da água.

 

.BIBLIOGRAFIA

SCHENEIDER. Manual Técnico. Disponível em: <http://wiki.sj.cefetsc.edu.br/wiki/images/a/af/Scheneider.pdf> Acesso em 23 out. 2015.

SANGÃO. Plano Municipal de Saneamento Básico de Sangão Santa Catarina.  Prefeitura Municipal de Sangão2015.

 

SÉRGIO LOESER. Metodologia de Projeto Estrutural DE Bombas Centrífugas Verticais de Poço Úmido. 2011. –Dissertação apresentada para obtenção do grau de mestre em Ci~encias na área de Tecnologia Nuclear- Reatores. Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares-São Paulo 2011.

Postagem: Dayane Pereira Luiz

Turma:3327

Fenômenos de Transporte